TWI712788B - 感測器封裝結構的缺陷檢測方法 - Google Patents

感測器封裝結構的缺陷檢測方法 Download PDF

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Abstract

本發明公開一種感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其包括：以一影像擷取裝置在一高度方向上分別對一感測器封裝結構的至少三個待測區進行對焦與拍攝，並取得每個該待測區的一缺陷影像，並且該些缺陷影像沿著該高度方向排成一列並且具有不同的灰階值；將在該些缺陷影像中具有最大灰階值的該缺陷影像判定為一參考缺陷影像，而其餘的任一個該缺陷影像則定義為一待確認缺陷影像；通過將該最大灰階值乘上一預設灰階值比例以得到一預測灰階值，並確認該待確認缺陷影像的該灰階值與該預測灰階值之間的一差值是否落在一誤差範圍之內。

Description

感測器封裝結構的缺陷檢測方法
本發明涉及一種檢測方法，尤其涉及一種感測器封裝結構的缺陷檢測方法。
現有感測器封裝結構的檢測方法是通過對一感測器封裝結構拍照，而後由對應該感測器封裝結構的照片來確認是否存在缺陷(如：微塵)。然而，由於該感測器封裝結構在高度方向上包含有多個表面，並且任一個表面上的缺陷可能會成像在其它表面(也就是形成假缺陷)，進而會導致現有感測器封裝結構的檢測方法產生誤判。
於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明實施例在於提供一種感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其能有效地改善現有感測器封裝結構的檢測方法。
本發明實施例公開一種感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其包括：提供一感測器封裝結構；其中，該感測器封裝結構包含在一高度方向上分別位於不同高度位置的多個待測區，並且該些待測區的數量不小於三個； 實施一取像步驟：以一影像擷取裝置分別對該些待測區進行對焦與拍攝，並取得每個該待測區的一影像資訊，而任兩個該些影像資訊之間存在有一灰階值比例；其中，在每個該待測區的該影像資訊中選取一缺陷影像，並且該些缺陷影像沿著該高度方向排成一列並且具有不同的灰階值；實施一第一判斷步驟：將在該些缺陷影像中具有最大灰階值的該缺陷影像判定為一參考缺陷影像、且其所在的該影像資訊定義為一參考影像資訊，而其餘的任一個該缺陷影像及其所在的該影像資訊則定義為一待確認缺陷影像與一待確認影像資訊；以及實施一第二判斷步驟：比較該參考影像資訊與任一個該待確認影像資訊，其通過將該最大灰階值乘上相對應的該灰階值比例以得到一預測灰階值，並確認該待確認缺陷影像的該灰階值與該預測灰階值之間的一差值是否落在一誤差範圍之內；其中，當該差值落在該誤差範圍內時，則該待確認缺陷影像判定為一假缺陷(phantom defect)影像；當該差值不落在該誤差範圍內時，則該待確認缺陷影像則判定為一真實缺陷影像。
綜上所述，本發明實施例所公開的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其通過該影像擷取裝置分別對該感測器封裝結構的該些待測區進行對焦與拍攝，進而利用分別對應該些待測區的多個影像資訊的灰階值比例，來區分位在該些待測區上且沿著該高度方向排列的多個缺陷各是屬於假缺陷或是真實缺陷。
為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
1:檢測設備
11:承載台
12:搬運裝置
121:移動件
122:擷取器
1221:焊球收容空間
1222:氣流通道
1223:端面
13:影像擷取裝置
131、131a、131b、131c:取像模組
1311:多層式環形光源
1312:攝像鏡頭
14:處理器
15:控制裝置
2:感測器封裝結構
20:待測區
21:基板
211:底面
212:頂面
22:焊球
23:感測晶片
231:影像感測區
24:透明板
241:內表面
242:外表面
H:高度方向
C:中軸線
G:間隙
圖1為本發明實施例的檢測設備的功能方塊示意圖。
圖2為本發明實施例的擷取器及其所對應的感測器封裝結構的分解示意圖。
圖3為本發明實施例的感測器封裝結構吸附於擷取器內且對應影像擷取裝置的分解示意圖。
圖4為本發明實施例感測器封裝結構的缺陷檢測方法的流程示意圖。
請參閱圖1至圖4所示，其為本發明的實施例。本實施例公開一種感測器封裝結構的缺陷檢測方法，用以檢測一感測器封裝結構2。為便於說明本實施例的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，以下先說明一檢測設備1，並且所述感測器封裝結構的缺陷檢測方法於本實施例中是通過該檢測設備1而被實施，但本發明不受限於此。
如圖1至圖3所示，該檢測設備1包含一承載台11、一搬運裝置12、一影像擷取裝置13、一處理器14、及一控制裝置15。其中，該承載台11用來提供多個感測器封裝結構2設置於其上，該搬運裝置12能自該承載台11上將該些感測器封裝結構2的至少其中之一擷取至對應該影像擷取裝置13的位置處，以供該影像擷取裝置13進行該些感測器封裝結構2的檢測。該處理器14電性連接於該影像擷取裝置13，用以接收該影像擷取裝置13所取得的影像資訊。該控制裝置15電性連接於該搬運裝置12、該影像擷取裝置13、及該處理器14，用來驅使上述搬運裝置12、影像擷取裝置13、及處理器14運作。需說明的是，本實施例的檢測設備1僅說明其部分構件，並且該檢測設備1的具體構造可依據設計者需求而加以調整變化，並不受限於本實施例所載。
本實施例中的感測器封裝結構2包含有一基板21、位於該基板21 底面211的多個焊球22、位於基板21頂面212的一感測晶片23、及位置對應於該感測晶片23的一透明板24。其中，該感測器封裝結構2包含位於不同高度的多個待測區20，並且該些待測區20於本實施例中為相互平行且垂直於一高度方向H的多個平面。
更詳細地說，該些待測區20於本實施例中包含有該感測晶片23上的一影像感測區231、鄰近該影像感測區231的該透明板24的一內表面241、及遠離該影像感測區231的該透明板24的一外表面242，但本發明的感測器封裝結構2及其待測區20不以此為限。再者，該影像感測區231與該透明板24的該內表面241之間形成100微米(μm)~150微米的間隙G且其介質為空氣，並且該透明板241的該內表面241與該外表面242之間則是間隔300微米~500微米。
該搬運裝置12包含有一移動件121及安裝於該移動件121的至少一擷取器122。其中，該移動件121用來移動該擷取器122，以使該擷取器122能在該承載台11與該影像擷取裝置13之間移動。而本實施例中的移動件121例如是一滑軌機構或是一機械手臂，本發明在此不加以限制。
再者，本實施例的擷取器122是以能夠吸附該感測器封裝結構2的構造來說明，但該擷取器122的構造不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，該擷取器122可以是能夠夾持該感測器封裝結構2的構造，並且該擷取器122能於至少180度的範圍翻轉，而使該感測器封裝結構2面向不同的方向(如：面向該影像擷取裝置13)。
進一步地說，於本實施例中，該擷取器122例如是一真空吸嘴，該擷取器122的內緣形成有一焊球收容空間1221。其中，該焊球收容空間1221連通於該擷取器122的一氣流通道1222，並且焊球收容空間1221的深度較佳是大於感測器封裝結構2的焊球22之高度。換句話說，當該擷取器122吸附該感 測器封裝結構2時，該感測器封裝結構2的多個焊球22位於擷取件121的焊球收容空間1221內，而該擷取器122的一端面1223抵接於該感測器封裝結構的該基板21底面211。
需額外說明的是，該搬運裝置12可包含有能夠翻轉該感測器封裝結構2的一翻轉機構(圖中未示出)，用以使該感測器封裝結構2的該基板21底面211朝上。也就是說，當該感測器封裝結構2的該基板21底面211並非是朝上時，為讓該擷取器122能吸附該基板21底面211、將該感測器封裝結構2(能通過翻轉機構)於至少180度的範圍翻轉，以面向不同的方向(如：面向影像擷取裝置13)。
該影像擷取裝置13包含有多個取像模組131，並且該些取像模組131的數量較佳是等同於該感測器封裝結構2的待測區20數量，但本發明不受限於此。其中，該些取像模組131是用來分別對該感測器封裝結構2的該些待測區20進行對焦與拍攝，藉以清楚地取得每個該待測區20的一影像資訊。而該處理器14則用以接收並比較該些取像模組131所能取得的影像資訊。
進一步地說，每個該取像模組131包含有一多層式環形光源1311及位於該多層式環形光源1311的中軸線C上的一攝像鏡頭1312。其中，該多層式環形光源1311用來朝向該感測器封裝結構2發出光線，而該攝像鏡頭1312則是用來向其所對焦的該待測區20進行拍攝。
該控制裝置15通過電性連接於該擷取器122與影像擷取裝置13，藉以能驅使該擷取器122吸附感測器封裝結構2、並能驅使該擷取器122與該影像擷取裝置13進行相對移動，以使的該些取像模組131能夠分別對該些待測區進行對焦與拍攝。
以上為本實施例的檢測設備1說明，下述接著介紹本實施例的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，並且該感測器封裝結構的缺陷檢測方法於下 述說明中是通過該檢測設備1來實施，但本發明不受限於此(如：該感測器封裝結構的缺陷檢測方法也可以通過其他檢測設備來實施)。據此，下述在介紹本實施例之感測器封裝結構的缺陷檢測方法時，不再贅述該檢測設備1的構造。
如圖1至圖4所示，該感測器封裝結構的缺陷檢測方法包含有一取像步驟、第一判斷步驟、及一第二判斷步驟。其中，該取像步驟於本實施例中是通過該搬運裝置12與該控制裝置14來實現，而該第一判斷步驟及該第二判斷步驟則是通過該影像擷取裝置13與該處理器14來實現。以下將分別說明上述各個步驟，但本發明不以此為限。
該取像步驟：以該影像擷取裝置13分別對該些待測區20進行對焦與拍攝，並取得每個該待測區20的一影像資訊，而任兩個該些影像資訊之間存在有一灰階值比例(此於後述說明)。其中，在每個該待測區20的該影像資訊中選取一缺陷影像，並且該些缺陷影像沿著該高度方向H排成一列並且具有不同的灰階值。
進一步地說，該感測器封裝結構2或該取像模組131被移動(如：該感測器封裝結構2或該取像模組131能通過該搬運裝置12而相對地移動)，以使該感測器封裝結構2的位置依序地對應於該些取像模組131，並且該些取像模組131分別對該些待測區20進行對焦與拍攝(如：取像模組131a對影像感測區231進行對焦與拍攝、取像模組131b對透明板24的內表面241進行對焦與拍攝、取像模組131c對透明板24的外表面242進行對焦與拍攝)，以取得該些影像資訊。其中，當該感測器封裝結構2被移動對應於任一個該取像模組131時，該些待測區20位於該多層式環形光源1311的該中軸線C上，並且該多層式環形光源1311朝向該感測器封裝結構2發出光線，而該攝像鏡頭1312向其所對焦的該待測區20進行拍攝。
該第一判斷步驟：將在該些缺陷影像中具有最大灰階值的缺陷影像判定為一參考缺陷影像(相當於一真實缺陷影像)、且其所在的影像資訊定義為一參考影像資訊，而其餘的任一缺陷影像及其所在的該影像資訊則定義為一待確認缺陷影像與一待確認影像資訊。
進一步地說，透明板24的外表面242上若存在有一缺陷(換言之，外表面242上可拍攝到一缺陷影像)，則此缺陷在光線照射下，會沿著垂直方向，在影像感測區231以及透明板24的內表面241上分別形成影像。然而，沿著同一垂直軸，外表面242上的缺陷影像、影像感測區231上的缺陷影像、內表面241上的缺陷影像都會具有不同的灰階值。外表面242上的缺陷影像的灰階值與影像感測區231上的缺陷影像的灰階值之間存在有一個灰階值比例值，外表面242上的缺陷影像之灰階值與內表面241上的缺陷影像之灰階值之間也存在有另一個灰階值比例值。假定外表面242上拍攝到的缺陷影像的灰階值大於影像感測區231上以及內表面241上的缺陷影像的灰階值，外表面242上拍攝到的缺陷影像即被認定是參考缺陷影像，其所在的該影像資訊定義為一參考影像資訊。影像感測區231上以及內表面241上的缺陷影像則被認定是待確認影像資訊。具體而言，參考影像資訊源自透明板24的外表面242時，透明板24的外表面242相對於透明板24的內表面241之間的灰階值比例介於41.32%~81.77%，並且透明板24的外表面242相對於影像感測區231之間的灰階值比例介於33.33%~62.22%。
類似地，當參考影像資訊源自透明板24的內表面241時，透明板24的內表面241相對於透明板24的外表面242之間的灰階值比例介於51.98%~87.73%，並且透明板24的內表面241相對於影像感測區231之間的灰階值比例介於79.13%~98.02%。
再次類比上述，當參考影像資訊源自影像感測區231時，影像感 測區231相對於透明板24的內表面241之間的灰階值比例介於90.47%~99%，並且影像感測區231相對於透明板24的外表面242之間的灰階值比例介於56.97%~93.54%。
該第二判斷步驟：比較參考影像資訊與任一個該待確認影像資訊，其通過將該最大灰階值乘上相對應的灰階值比例以得到一預測灰階值，並確認該待確認缺陷影像的灰階值與預測灰階值之間的一差值是否落在一誤差範圍之內。
其中，當差值落在該誤差範圍內時，則待確認缺陷影像判定為一假缺陷(phantom defect)影像；當差值不落在誤差範圍內時，則待確認缺陷影像則判定為一真實缺陷影像。進一步地說，在比較參考影像資訊與任一個待確認影像資訊的過程中，該差值為一絕對值，該誤差範圍為預測灰階值的M%，並且M介於20~30。
以上為感測器封裝結構的缺陷檢測方法的說明，但為便於理解本實施例該感測器封裝結構的缺陷檢測方法，以下進一步以舉例說明其實際的實施方式，但本發明不以此為限。
舉例來說：假設以感測器封裝結構的缺陷檢測方法來檢測特定尺寸規格的感測器封裝結構2，並且感測器封裝結構2的透明板24外表面242相對於內表面241之間的灰階值比例預設為66%，參考影像資訊源自透明板24的內表面241，並且參考缺陷影像的最大灰階值為137，而透明板24的外表面242對應有一待確認影像資訊且其待確認缺陷影像的灰階值為93，而M預設為25。
依據上述假設的條件，該預測灰階值的計算為：137×66%=90，該差值的計算為：93-90=3，該誤差範圍的計算為：90×25%=22.5；據此，該差值落在該誤差範圍內(3<22.5)，所以該待確認缺陷影像判定為一假缺陷影像；也就是說，該待確認缺陷影像應為該參考缺陷影像所造成的 散景現象。
[本發明實施例的技術效果]
綜上所述，本發明實施例所公開的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其通過該影像擷取裝置分別對該感測器封裝結構的該些待測區進行對焦與拍攝，進而利用分別對應該些待測區的多個影像資訊的灰階值比例，來區分位在該些待測區上且沿著該垂直方向排列的多個缺陷各是屬於假缺陷或是真實缺陷。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的專利範圍內。
122:擷取器
1221:焊球收容空間
1222:氣流通道
1223:端面
13:影像擷取裝置
131、131a、131b、131c:取像模組
1311:多層式環形光源
1312:攝像鏡頭
2:感測器封裝結構
20:待測區
21:基板
211:底面
212:頂面
22:焊球
23:感測晶片
231:影像感測區
24:透明板
241:內表面
242:外表面
H:高度方向
C:中軸線
G:間隙

Claims (10)

  1. 一種感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其包括：提供一感測器封裝結構；其中，該感測器封裝結構包含在一高度方向上分別位於不同高度位置的多個待測區，並且該些待測區的數量不小於三個；實施一取像步驟：以一影像擷取裝置分別對該些待測區進行對焦與拍攝，並取得每個該待測區的一影像資訊，而任兩個該些影像資訊之間存在有一灰階值比例；其中，在每個該待測區的該影像資訊中選取一缺陷影像，並且該些缺陷影像沿著該高度方向排成一列並且具有不同的灰階值；實施一第一判斷步驟：將在該些缺陷影像中具有最大灰階值的該缺陷影像判定為一參考缺陷影像、且其所在的該影像資訊定義為一參考影像資訊，而其餘的任一個該缺陷影像及其所在的該影像資訊則定義為一待確認缺陷影像與一待確認影像資訊；以及實施一第二判斷步驟：比較該參考影像資訊與任一個該待確認影像資訊，其通過將該最大灰階值乘上相對應的該灰階值比例以得到一預測灰階值，並確認該待確認缺陷影像的該灰階值與該預測灰階值之間的一差值是否落在一誤差範圍之內；其中，當該差值落在該誤差範圍內時，則該待確認缺陷影像判定為一假缺陷(phantom defect)影像；當該差值不落在該誤差範圍內時，則該待確認缺陷影像則判定為一真實缺陷影像。
  2. 如請求項1所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，在比較該參考影像資訊與任一個該待確認影像資訊的過程中，該差值為一絕對值，該誤差範圍為該預測灰階值的M%，並且M 介於20~30。
  3. 如請求項2所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，該感測器封裝結構包含有一基板、位於該基板底面的多個焊球、位於該基板頂面的一感測晶片、及位置對應於該感測晶片的一透明板；該些待測區包含有該感測晶片的一影像感測區、鄰近該影像感測區的該透明板的一內表面、及遠離該影像感測區的該透明板的一外表面。
  4. 如請求項3所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，當該參考影像資訊源自該透明板的該外表面時，該透明板的該外表面相對於該透明板的該內表面之間的該灰階值比例介於41.32%~81.77%，並且該透明板的該外表面相對於該影像感測區之間的該灰階值比例介於33.33%~62.22%。
  5. 如請求項3所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，當該參考影像資訊源自該透明板的該內表面時，該透明板的該內表面相對於該透明板的該外表面之間的該灰階值比例介於51.98%~87.73%，並且該透明板的該內表面相對於該影像感測區之間的該灰階值比例介於79.13%~98.02%。
  6. 如請求項3所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，當該參考影像資訊源自該影像感測區時，該影像感測區相對於該透明板的該內表面之間的該灰階值比例介於90.47%~99%，並且該影像感測區相對於該透明板的該外表面之間的該灰階值比例介於56.97%~93.54%。
  7. 如請求項3所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，該影像感測區與該透明板的該內表面之間形成100微米(μm)~150微米的間隙且其介質為空氣，並且該透明板的該內表面與該外表面之間則是間隔300微米~500微米。
  8. 如請求項1所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，該些待測區為相互平行的多個平面，並且該些待測區垂直於該高度方向。
  9. 如請求項1所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，該影像擷取裝置包含有多個取像模組；於該取像步驟中，該感測器封裝結構或該取像模組被移動，以使該感測器封裝結構的位置依序地對應於該些取像模組，並且該些取像模組分別對該些待測區進行對焦與拍攝，以取得該些影像資訊。
  10. 如請求項9所述的感測器封裝結構的缺陷檢測方法，其中，每個該取像模組包含有一多層式環形光源及位於該多層式環形光源的中軸線上的一攝像鏡頭；於該取像步驟中，當該感測器封裝結構被移動對應於任一個該取像模組時，該些待測區位於該多層式環形光源的該中軸線上，並且該多層式環形光源朝向該感測器封裝結構發出光線，而該攝像鏡頭向其所對焦的該待測區進行拍攝。
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